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Atti della conferenza annuale organizzata
dalla International Society for Offshore and Polar Engineering

Analysis of breakwater-induced environmental effects
at Pescara (Adriatic Sea, Italy) channel-harbour
 
Analisi degli effetti ambientali indotti dalla barriera
frangiflutti allo sbocco del porto-canale di Pescara
 (Mar Adriatico, Italia)

 
F. Lalli, D. Berti, M. Miozzi, F. Miscione, B. Porfidia, L. Serva, E. Vittori
Italian Agency for Environmental Protection, via Brancati 48, 00144 Rome, Italy
Agenzia Nazionale per la Protezione Ambientale, via Brancati 48, 00144 Roma, Italia
 
G.P. Romano
Dept. Of Mechanics and Aeronautics, via Eudossiana 18, 00184 Rome, Italy
Dipartimento di Meccanica ed Aeronautica, via Eudossiana 18, 00184 Roma, Italia

 
ABSTRACT
In the present paper a preliminary study about a costal environment, using both numerical methods and field measurements, is shown. Pescara a river mouth (Adriatic sea, Italy) has been chosen as case study. Our aim is to describe the behaviour of a natural environment heavily modified by human activity.
Shallow water equations have been implemented to simulate the hydrodynamic field due to the interaction of river-off with coastal water body, taking into account the present of marine structures.
Complicate geometries have been studied by a body forces based approach.
Validation tests have been performed for a simple-shaped geometry and preliminary numerical results have been obtained for the Pescara river mouth flow.
Field data related to infrared images as well as water quality parameters have been also considered to describe environmental aspects related to coastal structures.
As a result, the combined use of numerical and environmental data is shown to be a very effective tool for coastal environment management.
RIASSUNTO
Nel presente foglio viene illustrato uno studio preliminare relativo ambiente costiero usando sia metodi matematici sia misure di campo. La foce del fiume Pescara (mar Adriatico, Italia) è stato scelto come caso in esame. Il nostro scopo è di descrivere il comportamento di un ambiente naturale pesantemente modificato dalle attività umane.
Al fine di simulare il campo idrodinamico generato dall’interazione dello sbocco del fiume con l’acqua di mare costiera sono state implementate le equazioni dell’acqua poco profonda tenendo in considerazione la presenza di strutture marine. Geometrie complesse sono state studiate con un approccio basato su forze di massa. Per la corrente della foce del fiume Pescara sono stati ottenuti dei risultati numerici preliminari e test di convalida per una geometria di forma semplice. Dati di campo derivanti da immagini all’infrarosso e parametri di qualità dell’acqua sono stati presi in considerazione per descrivere gli aspetti ambientali legati alle strutture costiere. In definitiva, l’uso combinato di dati numerici e misure ambientali dirette si è dimostrato uno strumento molto efficace per una gestione di un ambiente costiero.
KEY WORDS
Costal engineering, shallow water, finite difference, remote sensing.
INTRODUCTION
Unfortunately, rivers are often considered very suitable and cheep dumps: unlimited of pollutants are discharged into fresh waters; faecal products, washing water, industrial solutes, heavy metals constitute in fact a typical mixture drained by rivers into a coastal regions.
Once a pollutant is discharged into a sea, it is transported and dispersed by flows induced by hydrodynamic forcing (tides, barotropic and baroclinic pressure gradients).
Barotropic forcing is typically concerned with a wind, wave induced set-up or set-down as well as by river run-off.
Pressure gradients of baroclinic nature arise from buoyancy effects (salinity and/or temperature gradients).
In the present case, Pescara river drains into the Adriatic sea the water collected in a mainly mountainous catchment (3200 km²).
In the last tens of km it runs inside terrigenons sediments crossing a densely developed area, with several towns and industrial settlements exchanging water and pollutants with the river system.
The river outlet, bounded on both sides by the Pescara city, has been recently modified and faced by a 800 m long breakwater.
Unfortunately, the harbour configuration gave rise to several significant environmental effects, concentrating fine sediments and polluted fresh water along the near shore and rapidly changing the sea bottom morphology between the breakwater and the river mouth as well as the sea water quality along the coast.
A very large number of examples related to numerical models for coastal circulation simulation can be found in the literature (see, for instance, Casulli 1990 and Liska and Wendroff 1999, as well as the bibliography therein).
In the several cases, it is important to predict the vertical structure of the flow due to salinity and/or temperature variations, requiring therefore a 3D model (e.g. Balas and Ozhan 2000, Winters et al. 2000).
In this work the numerical model developed at the Italian Agency for Environmental Protection (ANPA) is presented: 2D shallow water equations are implemented by a finite difference method , based on 3rd order Runge-Kutta time marching scheme (Le and Moin, 1991).
Indeed, in the present example 3D flow structure can be neglected, being the water depth rather low ( = 8 m) in comparison to the horizontal scale of the problem ( ~ 2 km).
The vertical pressure distribution is assumed to be hydrostatic and the flow is considered barotropic; mixing processes can be studied, in this case, in terms of passive scalar quantity transport.
Complex geometry boundary description (breakwater, shoreline) is implemented by a body force approach (Fadlum et al. 2000).
Tests have been performed for the jet-forced flow in a flat-bed circular reservoir at low Reynolds number, in comparison with some results found in the literature (Borthwick and Barber 1992, Guillou and Nguyen 1999).
Preliminary results have also been obtained for the unsteady interaction between the river mouth flow and marine structures at Pescara channel-harbour.
Breakwater-induced environmental effects are finally discussed by means of field experimental data. These data consist of images of Pescara channel-harbour, acquired using a remote sensing infrared technique during a flying survey (courtesy of CISIG), as well as water quality parameters related to sample s taken near the shoreline (courtesy of ARTA).


PAROLE CHIAVE
Ingegneria costiera, acqua bassa, differenze finite, misure a distanza.
INTRODUZIONE
Sfortunatamente i fiumi sono spesso considerati delle discariche molto adatte ed economiche: quantità enormi di inquinanti sono riversate nell’acqua pulita; prodotti fecali, acque di lavaggio, solventi industriali e minerali pesanti costituiscono, infatti, tipici misture di prodotti drenati dai fiumi verso le regioni costiere. Una volta che l’inquinante è scaricato verso il mare, viene trasportato e disperso dalle correnti causate dalle forzanti idrodinamiche (maree, gradienti di pressione barotropici e baroclinici). La forzante barotropica è tipicamente connessa con il vento, con l’innalzamento e l’abbassamento del moto ondoso, con lo sbocco dei fiumi in mare. I gradienti di pressione di natura baroclinica sono originati da effetti di spinta (gradienti di salinità e/o di temperatura). In questo caso il fiume Pescara trasporta nel mare Adriatico dell’acqua raccolta in bacino principalmente montuoso (3200 km2). Nelle ultime decine di chilometri il fiume scorre attraverso sedimenti terrigeni, in un’area densamente urbanizzata, con numerose città e complessi industriali che scambiano acqua per inquinanti con il sistema fiume.
Lo sbocco del fiume, circondato da entrambi i lati dalla città di, Pescara, è stato recentemente modificato con la costruzione di una barriera frangiflutti lunga 800 m.
Sfortunatamente la configurazione del porto ha causato diversi effetti ambientali significativi, concentrando sedimenti fini ed acque fresche inquinate lungo la vicina costa e causando rapidamente la trasformazione della morfologia sommersa fra la barriera frangiflutti e lo foce del fiume, cosi come la qualità dell’acqua lungo la costa.
Nella letteratura possono essere trovato innumerevoli esempi di modelli numerici per la simulazione della circolazione costiera (si veda, ad esempio, Casulli 1990 e Liska e Wendroff 1999, così come la bibliografia successiva). In diversi casi, è importante prevedere la composizione verticale della corrente dovuta alle variazioni di salinità e/o di temperatura, il che richiede un modello 3D ( Balas e Ozhan 2000, Winters e altri 2000).
In questo studio viene presentato un modello numerico sviluppato presso l’Agenzia Nazionale Per la Protezione Ambientale (ANPA): sono state implementate le equazioni 2D per acque basse con metodo agli elementi finiti, basato sullo schema di Runge-Kutta contempi di integrazione al terzo ordine (le e Moin, 1991). In questo caso, in verità, la struttura 3D del flusso può essere trascurata essendo la profondità dell’acqua minore decisamente inferiore ( = 8 m) ala scala orizzontale del problema ( ~ 2 km).
La distribuzione verticale della pressione è assunta idrostatica ed il flusso è considerato barotropico; i processi di rimescolamento, in questo caso, possono essere studiati in termini di trasporto passivo di quantità scalari. La descrizione della complessa geometria del contorno (diga frangiflutti, linea costiera) è implementata attraverso un approccio di forze di massa (Fadlum 2000).
Sono stati condotti dei test per un flusso forzato in un recipiente circolare a fondo piatto con bassi numeri di Reynolds in comparazione ad alcuni risultati trovati in letteratura (Borthwick e Barber 1992, Guillou e Nguyen 1999). Preliminarmente sono stai ottenuti dei risultati per l’interazione non stazionaria tra il flusso alla foce del fiume e le strutture marine nel porto-canale di Pescara.
Infine sono stati discussi gli effetti ambientali indotti dalla diga frangiflutti attraverso dati sperimentali. Questi dati consistono in immagini del porto-canale di Pescara acquisita attraverso una tecnica di telerilevamento a distanza agli infrarossi (per gentile concessione del CISIG), così come di parametri di qualità dell’acqua derivanti da campiono prelevati vicino la linea di costa (per gentile concessione dell’ARTA).

THE SHALLOW WATER MODEL
Shallow water equations in conservative form are considered:

IL MODELLO PER ACQUE BASSE
Sono prese in considerazione le equazioni dell’acqua bassa nella forma conservativa:

 
(1)
(2)

(3)

in which:

in cui:

 

being h water depth (positive downward) and ? free surface elevation (positive upward); µ is a kinematic eddy viscosity coefficient (assumed at the present stage to be a constant), g is the acceleration of gravity, n is the Manning coefficient, u e v are the depth averaged horizontal velocities (of course, non divergency-free vector fields).
essendo h la profondità dell’acqua (misurando verso il basso) e ? l’elevazione del pelo libero (misurando verso l’alto); µ è un coefficiente di viscosità cinematica turbolenta (assunto costante nel presente studio), g è l’accelerazione di gravità, n è il coefficiente di Manning, u e v sono le velocità orizzontali medie in profondità (naturalmente, campi di vettori liberi non divergenti).
 

Because of the great interest in the numerical solution of these equations, several methods can be found in literature; for instance, Foreman(1984), Casulli (1990), Borthwick and Barber (1992), could be mentioned and, more recently, Zhou and Stansby (1999), Guillou and Nyuyen (1999), Liska and Wendroff (1999) proposed significant improvements. Moreover, it seems worth mentioning the work by Li and Wang (2000), who carried out Large Eddy Simulation for shallow water flow. In the present work the numerical solution is obtained by a finite difference method, inspired to that one proposed by Le and Moin (1991); time marching is implemented by a 3rd order Runge-Kutta scheme, whereas all the spatial derivatives are discretized explicitly by centered schemes; however, despite of the explicit algorithm, computations at CFL number ~1 can be performed because of the presence of bed friction terms, which are considered implicitly. An important aspect is the implementation of complex geometries; generally, this problem is overcome by means of curvilinear coordinate systems as well as mesh adaptation strategies (Haeuser et al. 1985, Borthwick and Barber 1992, Morandi Cecchi and Marcuzzi 1999, Matrocu and Ambrosi 1999). In the present paper, flows in complex geometries are computed by using boundary conditions on a given surface not necessarily coincident with the computational grid. Therefore, the governing equations can be discretized on a regular mesh, retaining the advantages and efficiency of standard solution procedures.

 

 

A causa del grande interesse nella soluzione di queste equazioni, possono essere trovati molti metodi in letteratura; ad esempio possono essere citati Foreman (1984), Casulli (1990), Borthwick e Barber (1992), e più recentemente Zhou e Stansby (1999), Guillou e Nguyen(1999), Liska e Wendroff (1999) hanno proposto significativi miglioramenti. Inoltre, sembra giusto menzionare il lavoro di Li e Wang (2000), che hanno sviluppato simulazioni su grandi vortici per flussi in acque basse. In questo studio la soluzione numerica è ottenuta con un metodo agli elementi finiti, ispirato a quello proposto da Le e Moin (1991); il tempo di integrazione è implementato con uno schema di Runge-Kutta al terzo ordine, in cui tutte le derivate spaziali sono discretizzate chiaramente con schemi centrati; ad ogni buon conto, a dispetto dell’algoritmo esplicito, i calcoli possono essere condotti applicando un numero CFL circa 1 a causa della presenza dei termini di attrito del letto del fiume che sono implicitamente considerati.Un importante aspetto è l’implementazione di geometrie complesse; generalmente, il problema è superato con l’utilizzo di un sistema di coordinate curvilinee e con una strategia di adattamento della maglia (Haeuser e altri 1985, Borthwick e Barber 1992, Moranti Cecchi e Marcuzzi 1999, Matrocu e Ambrosi 1999). Nel presente lavoro, i flussi sono calcolati in geometrie complesse usando condizioni al contorno su una superficie data non necessariamente coincidente con la griglia di calcolo. Perciò le equazioni che regolano il tutto possono essere discretizzate su di una maglia regolare, mantenendo il vantaggio e efficienza di procedure di soluzioni standard.

In figures 1a and 1b the results concerned with a steady jet-forced flow in a flat-bed circular reservoir at low Reynolds number are shown. This example is typically used as a test case for a shallow water numerical solutions. The obtained results fit in a very reasonable fashion the data available in the literature (Borthwick and Barber 1992, Guillou and Nguyen 1999).
Nelle figure 1a e 1b sono mostrati i risultati relativi ad un flusso stazionario forzato in un recipiente circolare a fondo piatto con bassi numeri di Reynolds. Questo esempio è usato tipicamente come un test per soluzioni numeriche per acque basse.I risultati ottenutisi adattano in modo molto ragionevole ai dati disponibili in letteratura (Borthwick e Barber 1992, Guillou e Nguyen 1999).

Figure 1

Low Reynolds number jet-forced flow inside a flat bed circular reservoir.

Grid: 121x141 nodes; diameter: 1,5 m; depth: 0,1 m; inflow average velocity: 0,1 m/s.

The opening of inlet and outlet channels subtend an angle of p/15 rad (measured from the centre of the circle). No slip boundary conditions at the solid walls; Manning coefficient n = 0,0187. Time step: 0,2 s. Inlet Reynolds number: 10, defined as

UI e Ro
ReI = ____________
m

with UI mean inlet velocity, e half the angle subtended by the inlet, Ro radius of the reservoir and m eddy viscosity coefficient.

Figura 1

Flusso forzato con bassi numeri di Reynolds in un recipiente circolare a fondo piatto.

Griglia: 121x141 nodi; diametro: 1,5 m; profondità: 0,1 m; velocità media del flusso in ingresso: 0,1 m/s.

Le aperture dei canali di ingresso ed uscita sottendono un angolo di p/15 radianti (misurato dal centro del cerchio). Non ci sono condizioni di scorrimento al contorno sulle pareti; coefficiente di Manning n = 0,0187. Step temporale: 0,2 s. Numero di Reynolds di ingresso: 10, così definito
UI e Ro
ReI = ____________
m

con UI si intende la velocità di ingresso, e metà dell’angolo sotteso all’ingresso, Ro il raggio del recipiente e m il coefficiente di viscosità turbolenta.

The numerical model shortly describes can be applied to relevant practical problems, as the discharge of the river Pescara into the Adriatic Sea (Pescara channel-harbour).

The water from the river is usually highly polluted (both biologically and chemically) and is mixed with the shallow sea water; the question to be solved is how does this polluted spread, especially near the beaches. The problem is complex due to the coastal conformation and to the interactions of the river flow with the sea stream and with existing harbour installations and coastal breakwaters.

This configuration is the combination of two flow fields encountered in fluid mechanics known as the “jet in a cross-flow” and the “impact jet on a wall”. Some preliminary results have been obtained, neglecting the presence of any long-shore stream, i. e. only the forcing term due to the river run-off is taken into account. Indeed, in the present case the coast is almost straight and without a relevant sea stream; the major phenomena are the interactions between the flow from the river and the human constructions. Figure 2a, 2b, 2c show the evolution of the jet impinging the breakwater. The results show how the complex geometry is described in a satisfactory fashion.

 

Il metodo numerico brevemente descritto può essere applicato a rilevanti problemi pratici come lo sbocco del fiume Pescara nel Mar Adriatico (porto-canale di Pescara).

L’acqua proveniente dal fiume è normalmente pesantemente inquinata (sia biologicamente che chimicamente) e si mescola con l’acqua bassa del mare; il problema da risolvere è come l’inquinamento si diffonde, specialmente vicino alle spiagge. Il problema è complesso a causa della conformazione delle coste e della interazione del flusso del fiume con le correnti del mare e con l’esistente installazioni portuali e con le scogliere frangiflutti in prossimità della costa. Questa configurazione è la combinazione di due campi di flusso tipici della meccanica dei fluidi, conosciuti come “flusso in una corrente ostacolata” e “impatto di un flusso su di un muro”. Alcuni studi preliminari sono stati ottenuti trascurando la presenza di correnti costiere cioè è stata considerataselo una forzante dovuta allo sbocco del fiume. In verità nel presente caso la costa è pressoché diritta e priva di relative correnti marine; il fenomeno dominante è l’interazione tra il flusso del fiume e le strutture costruite dall’uomo. Le figure 2a, 2b, 2c mostrano il flusso contro la barriera frangiflutti. Il risultato mostra come la complessa geometria è riprodotta in modo soddisfacente.

2.a Vertical velocity
Velocità verticale

2.b Horizontal velocity
Velocità orizzontale

2.c Vorticity
Vorticosità
Figure 2
Hydrodynamic field along Pescara river mouth.
Grid: 250x300 nodes. Horizontal dimension: 2540 m, vertical dimension: 2550 m.
River discharge: 380 mc/s. Manning coefficient: 0,0187. Time step: 1 s. Inlet Reynolds number: 100
 

Figura 2

Campo idrodinamico nei pressi della foce del fiume Pescara.

Griglia: 250x300 nodi. Dimensione orizzontale: 2540 m, dimensione verticale: 2550 m.

Portata alla foce del fiume: 380 mc/s. Coefficiente di Manning: 0,0187. Step temporale: 1 s. Numero di Reynolds in ingresso: 100.

 

EXPERIMENTAL DATA DISCUSSION

The radiation emitted in the infrared band, acquired during an in-flight bearing (September 1999)is shown in figure 3: the different gray levels are proportional to the water temperature.

The harbour is located on the left, close to the discharge of the river Pescara (in black), which flows over a large diagonal breakwater, whereas in front of the shoreline a series of smaller breakwaters is distinguishable.

Due to the different initial temperatures of the river Pescara and of the sea (in summer about 15°C and 25°C, respectively), it is possible to recover the diffusion of the cold water from the river into the warmer sea.

DISCUSSIONE DEI DATI SPERIMENTALI

Le radiazioni emesse nella banda dell’infrarosso, acquisite durante un rilevamento aereo sono mostrate nella figura 3: il differente tono di grigio sono proporzionali alla temperatura dell’acqua.

Il porto è situato sulla sinistra, vicino alla foce del fiume Pescara (in nero), che scorre lungo una larga scogliera frangiflutti diagonale, mentre di fronte alla linea di costa è distinguibile una serie di scogliere più piccole.

A causa delle differenti temperature del fiume e del mare (durante il periodo estivo all’in circa 15°C e 25°C rispettivamente) è possibile ricostruire la diffusione dell’acqua fredda del fiume nell’acqua di mare più calda.

Figure 3

Water temperature field to the discharge of the river Pescara into the Adriatic sea (September 1999, courtesy by CISIG).

Figura 3

Campo di temperature alla foce del fiume Pescara nel mare Adriatico (Settembre 1999, cortesemente fornito dal CISIG).

 

By analysing the figure, considering the form of Pescara river dark cup and especially the shape at the discharge of the sluice on the right, the sea stream is deduced to be properly different from zero flowing from left to right. Another relevant effect is observed in the interaction between the river and the large breakwater, the water from the river is not free to diffuse ahead (as in the case of a jet in a cross flow), rather it is driven laterally by the coupling between the sea stream and the breakwater which acts as a non permeable boundary.

Therefore, the temperature along the shoreline at a given distance from the river is lower than it would be without the breakwater.

The smaller breakwaters are not able to alter the local temperature field expect for a small wake behind each one.

However, their orientation (in respect to the flow from the river) seems to be important as a confirmed by the different flow patterns observed while moving along the coast to the right.

The presence of these shore-protection barriers, moreover, afflict stagnation near the shore, increasing the environmental damages.

Another phenomenon deals with the wake from the main breakwater, several lines come from its right edge being related to large isothermal regions (the dark packets over the breakwater). These regions seem to have a periodicity in space along the lines. A possible explanation of these observations leads to the existence of large scale vertical structures from the impact of a jet (the river) on a wall (the breakwater); due to its inclination, the flow field on the right of the breakwater has a velocity parallel to the shoreline higher than that on the left (as in a Venturi meter). This is the source of the lines which can be identified as a separation lines between the flow the river (dark) and the sea almost at rest; there is no net mass flux across these lines (except for the small scale diffusion) as in the wake of a streamlined body. The net effect of this “channeling” is a further decrease of the water temperature (and hence of the polluted water from the river) further along the shoreline. Figure 4 show the concentrations of coliforms along the shoreline. It is worth to note that at the front of cold waters (on the right in figure 3, ~3 km westward from the river mouth) the concentration, for instantaneous as well as for average values, show a minimum.

Analizzando la figura, considerando la sagoma scura a coppa del fiume Pescara e soprattutto la forma dello sbocco del canale verso destra, la corrente del mare si pensa che sia giustamente diversa da zero e che scorri da sinistra verso destra. Un altro effetto rilevante si osserva nell’interazione tra il fiume e l’imponente scogliera, l’acqua dal fiume non è libera di diffondersi al largo (come nel caso di un getto di una corrente ostacolata), ma piuttosto è guidata lateralmente dall’accoppiata della corrente marina e della scogliera che agisce per lo più come un argine impermeabile. Perciò la temperatura lungo la costa è più bassa di quella che ci sarebbe senza la barriera frangiflutti.

Le scogliere più piccole non sono capaci di alterare il campo di temperature se non per delle piccole scie dietro ciascuna di esse.

Comunque, la loro orientazione (rispetto al flusso proveniente dal fiume) sembra essere importante come è confermato dalle differenti linee di corrente osservate mentre ci si sposta a destra sulla costa.

La presenza di queste barriere di protezione costiera, in più, causa dei ristagni vicino alla costa, incrementando i danni ambientali.

Un altro fenomeno riguarda la scia della scogliera frangiflutti principale, diverse scie provengono dalla sua estremità destra e sono in relazione con larghe zone isotermiche (le secche di colore scuro al di là della scogliera). Queste regioni sembrano avere una periodicità nello spazio lungo le scie. Una possibile spiegazione di queste osservazioni porta all’esistenza di strutture verticali a larga scala causate dall’impatto di un flusso (il fiume) su di un muro (la scogliera frangiflutti); a causa della sua inclinazione il campo di flusso ha una velocità sulla desta della scogliera ha una velocità parallela alla linea di costa più alta rispetto che sulla sinistra (come in un venturimetro). Questa è l’origine della scie che possono essere spiegate come linee di separazione tra il flusso proveniente dal fiume (colore scuro) ed il mare quasi calmo; non c’è spostamento di massa nella rete tra questi fronti (tranne che per diffusione in piccola scala) come nella scia di un corpo aerodinamico. L’effetto rete di questa “canalizzazione” è un ulteriore diminuzione della temperatura dell’acqua (e di qui dell’acqua inquinata dal fiume) lungo la costa. La figura 4 mostra le concentrazioni dei coliformi lungo la linea di costa. Merita di essere notato che sul fronte delle acque fredde (sulla desta nella figura 3, a circa 3 km a ovest della foce del fiume) la concentrazione, sia per valori istantanei che per valori medi, mostra un minimo.

 

CONCLUSIONS AND FUTURE WORK

The present work shows how a combined use of numerical methods and remote sensing technique can be a very important tool in coastal engineering.

The present analysis, though those are preliminary results, especially from the numerical point of view, can point out some important features and give some suggestions.

 

CONCLUSIONI E LAVORO FUTURO

Questo lavoro mostra come un uso combinato di metodi di calcolo numerico e tecniche di rilevamento a distanza può essere uno strumento molto importante nell’ingegneria costiera. La presente analisi, sebbene siano risultati preliminari, specialmente dal punto di vista del calcolo, può evidenziare alcune caratteristiche importanti e fornire alcuni suggerimenti.

Figure 4
Coliforms concentration along Pescara shoreline (courtesy of ARTA Abruzzo). Values at 21/08/2000.

Concentrazioni di coliformi lungo la costa di Pescara (cortesemente concessa dall’ ARTA Abruzzo). Valori registrati il 21/08/2000.


Possible improvements of the situation generated at Pescara channel-harbour can be obtained with the removal or the re-orientation of the large breakwater, or some other modifications of marine structures in order to force the river flow eastward. These modifications must be tested with numerical models before taking any functional decision and/or trying any practical solution. Future work will consist, first of all, in the computation of the wave field in the coastal region, which can be obtained by a fully 3D potential flow model; more precisely, the interaction of incoming waves (obtained by any kind of off-shore measurements) with the coast and marine structures will be computed by means of the classical methods typically mentioned as Numerical Wave Tank approach.

The details of the method are outlined in a previous paper (Lalli 1997).

This approach allows one to compute the radiation stresses (Longuet-Higgins and Stewart, 1964), which constitute a very important barotropic forcing term, by numerical integration along depth; in breaking regions such quantities can be estimated following the well known paper by the Battjes and Janssen (1978).

ACKNOWLEDGEMENTS

The authors wish to acknowledge Mario Russo, Paolo De Girolamo, Stefano Corsini and Franco Guiducci for the fruitful discussion and advises, Ministero dei Lavori Pubblici, Representatives of the Municipality of Pescara and Fisherman Association for the valuable contribution, Agenzia Regionale Territorio e Ambiente Abruzzo and Consorzio per l’Innovazione dei Sistemi Informativi Geografici, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Università degli Studi di Parma are also acknowledged for supplying the experimental field data used in the present work.

 

Possibili miglioramenti della situazione creatasi a nel porto-canale di Pescara si possono ottenere rimovendo o riorientando la grande diga foranea frangiflutti o compiendo alcune altre modifiche delle strutture marittime, costringendo il flusso del fiume verso est.Queste modifiche devono essere verificate con modelli numerici prima di prendere qualunque decisione funzionale e/o di trovare una soluzione pratica. Il lavoro futuro consisterà, innanzi tutto, nel calcolo del campo di onda della zona costiera, che si può ottenere con un modello di potenziale completamente 3D; più precisamente l’iterazione delle onde in entrata (ottenuta con ogni tipo di misurazione al largo) con le strutture costiere e marine sarà calcolata per mezzo dei metodi classici tipicamente menzionati come l’approccio Numerico di Onda di Bacino (NWT). I dettagli del metodo sono evidenziati in un lavoro precedente (Lalli 1997).

Questo approccio permette di calcolare le forze di irradiazione (Longuet-Higgins e steward, 1964) che costituiscono un termine molto importante di pressione barotropica, con un’interpretazione numerica lungo la profondità; in zone di rottura queste quantità possono essere calcolate seguendo il ben noto lavoro di Battjes e Janssen (1978).

RINGRAZIAMENTI

Gli autori vogliono ringraziare Mario Russo, Paolo Di Girolamo, Stefano Corsini e Franco Guiducci per la discussione ed i consigli fruttuosi, il Ministero dei Lavori Pubblici, i rappresentanti del Comune di Pescara e l’Associazione dei Pescatori per il prezioso contributo, e si ringraziano inoltre l’ARTA Abruzzo e il Consorzio per l’Innovazione dei Sistemi Informativi Geografici, il Consiglio Nazionale delle Ricerche, l’Università degli studi di Parma per aver fornito i dati usati in questo lavoro.

REFERENCES (RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI)

 

Balas L., Ozhan E. (2000)

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Energy loss and set-up due to breaking of random waves.

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Borthwick A.G., Barber R.W. (1992)

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Fadlum E.A., Verzicco R., Orlandi P., Mohd-Yusof J. (2000)

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Solution of shallow equations for complex flow domains via boundary-fitted coordinates.

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